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法国内陆核电站选址的经验与启示

2011-11-15龙茂雄赵成昆罗兰英

国防科技工业 2011年4期
关键词:厂址核电机组冷却塔

□ 龙茂雄 赵成昆 罗兰英

日本大地震引发的福岛核电站事故,再次引起世界各国对发展核电的深入思考和全面审视。

法国是世界上核电发展最成熟的国家。去年,中法两国专家在巴黎召开了内陆核电选址和建设研讨会,法国多位专家介绍了法国发展内陆核电的经验和技术。这里重点介绍其核电厂选址经验,相信会对我国内陆核电发展有所启发。

法国主要河流上的核电站成为亮丽风景线

法国共有19座核电站(58台压水反应堆核电机组,绝大部分机型为二代或二代改进型,1台三代机型EPR机组在建),其中4座位于滨海,1座位于入海口,其余14座为内陆核电厂,内陆滨河机组占69.5%。2008年发电达4176亿千瓦时,占其总发电量的86.3%。

法国位于欧洲西部,面积55.16万平方公里,海岸线长约3000公里。法国年平均降水6001000毫米以上,因此各主要河流中终年均有较大的水流量。将核电厂建在卢瓦尔河、罗纳河、加龙河、塞纳河、默兹河等主要河流流经的区域,成为法国国土上一道亮丽的风景线。在法国,共有8条河流,每条河流沿岸均建有核电厂。表1给出了这些河流的流量数据。

法国最大的河流是流入地中海的罗纳河,平均流量为1100立方米/秒,最小流量为200立方米/秒。罗纳河沿岸建有4座核电厂,共有14台核电机组。在法国第二大城市里昂上游约30公里处有Bugey核电厂(4×900兆瓦),在里昂下游有St Maurice核电厂(2×1300兆瓦)、Cruas核电厂(4×900兆瓦)、Tricastin核电厂(4×900兆瓦)等。这说明,像罗纳河那样的受纳水体能够承载共14个核电机组低放射性废水排放的稀释扩散功能。

同样,在流入大西洋的卢瓦尔河沿岸共建有5座运行核电厂、14台压水堆机组(其中,10×900兆瓦、2×1300兆瓦、2×1450兆瓦)。其中,平均流量和枯水流量很小的维也纳河(Vienne)是卢瓦河的一条上游支流,在这条河流上建有Civaux核电厂(2×1300兆瓦),电厂采用坝前取水和坝后排水的方式,低放射性废水与电厂冷却塔排污水混合,在整段拦河坝中形成多点、均匀的排放。

法国内陆核电站的选址法规要求与经验

据法国电力公司(EDF)法律事务部、工程部和发电部的专家介绍,在法国,滨海与内陆核电站选址和建设适用同样的法律法规,在要求上没有区别。

1.排放问题

法国标准规定,核电厂温排水对周围水体的影响必须进行评价,一般要求取水河段下游温升不能超过上游3℃;混合后水体绝对温度控制:28℃30℃。若绝对温度超过限值,需增加降温措施。如Civaux核电厂(两台N4机组,位于维埃河)设计了用于循环水系统冷却塔排水降温的机械通风冷却塔。如果在同一河流上建多个内陆电厂,要考虑累积温排放效应和比例,控制下游水温和上下游温差,地方政府还可能有更严格的要求。

法国《专用于压水堆核电厂放射性液态流出物排放限值和排放方式的规则》、《法国900兆瓦压水堆系统设计和建造规则》中提出了液态放射性流出物浓度控制值,法国电力公司1999年提出了核电厂新的排放总量控制值,并得到法国核安全当局认可。新的控制值中将核电站排放的放射性物质分类分为九类。在放射性废液中,将C-14和碘同位素从除氚废液中分离出来。对于法国19座核电站,新的控制值分三个阶段逐步生效。其中,St. Laurent 等6座核电厂在1999年至2001年期间执行新控制值,Chinon等6座核电厂在20022008年期间执行新的控制值,Civaux等最后6座核电厂2009年执行新的控制值。

废液排放只有总量要求,没有浓度限值要求。例如,法国在卢瓦河上建有很多核电厂,为解决累积排放问题,相关部门从流域管理角度进行管制,要求各电厂不能同时排放废液。法国法律规定滨河厂址的排放浓度控制值比滨海厂址高一个量级,规定排入河流经稀释后达到环境接受点的浓度(除氚外核素)为0.74贝克/升,氚浓度为74贝克/升。废气排放主要考虑风向,要尽量避免废气飘在大城市上空。法国法律不禁止在居民饮用水的上游建核电厂,但要求两者之间距离不小于40公里。例如,在塞纳河上游,距离巴黎市70公里处建一座核电站。在法国第二大城市里昂上游约30公里处建有Bugey核电厂(4×900兆瓦)。

卡特浓核电厂始建于上世纪80年代,由4台1300兆瓦压水堆机组组成,目前提供电力占法国全国电力供应的8%,是世界第7大核电站,也是法国境内比较典型的内陆核电站。该电站地理位置特殊,位于法国东北部洛林地区摩泽尔河畔3公里处,毗邻德国、卢森堡边境。摩泽尔河年平均流量150立方米/秒,最小流量15立方米/秒,河水流量较小。为了保证电厂正常用水,解决冷却用水和温排放问题,EDF电站附近建了一个人工湖泊,在其上游修建了一个容积为7000万立方米的水库。当河流流量不足26立方米/秒时,就由该水库补水3立方米/秒,保证电站正常运行并不致影响环境。

2.热污染控制问题

关于热污染控制问题,2000年法国有关法律规定,为控制热污染,内陆核电厂应建造冷却塔,但是,只要建设方能证明核电站造成热污染的影响可以接受,也可以向监管当局申请特许,不用建冷却塔。对于冷却塔高度,法律没有具体规定,由运行商组织认证。法国内陆电厂冷却塔大都采用一机一塔的方式,大部分是逆流式的(22座),横流式冷却塔较少(10座)。

3.内陆电厂防洪问题

法国法律要求,内陆核电站防洪主要依靠电站设计平台高度,平台高度按千年一遇洪水标准设计,必要时加设防洪堤,其高度应符合相关安全要求,还要考虑上游溃坝问题。入海口厂址除千年一遇,还要叠加上潮汐影响。

4.电厂周围居住问题

关于电厂周围居住问题,以前法国核安全局没有制定统一标准,而是由地方政府根据当地情况自行决定。法国当局在研究出台新的标准,要求居民在核电厂2km范围内建住房,必须得到安全当局的批准。地方政府与国家核安全局共同协商核电厂周围城市规划,研究决定电厂2km范围内可建的设施,主要是应急方面的设施建设。

5.地质、地震条件

法国处于地震背景相对较稳定地区,各厂址地面运动加速度峰值(SL-2)一般小于0.15g,因此,法国主要机型( CP0、CP1-2、P4、N4)设计采用的地面运动加速度峰值(安全停堆地震)为0.2g,EPR机组为0.25g。

表1 法国各主要河流的流量

位于法国、德国、卢森堡边境的卡特浓核电厂

法国整体地质条件较差,基岩并不是厂址选址的必要条件,法国核电站反应堆坐落在基岩、天然土和人工地基的情况均有,90%的核电机组坐落在非岩石地基上。2001年法国公布了一些地震方面的标准,具体实施由EDF与法国核安全局协调。在法国,法律严格限制在存在地质断裂带的地方选址,现有的19个核电站,除了一个是建在基岩的外,其他的电厂都建在软基上。建在软基上的电厂要考虑厂房之间重量不均、沉降不均等问题。

法国内陆核电站选址经验对我们的启示

1.在法国,滨海与内陆核电站选址和建设适用同样的法律法规,在要求上没有区别。法国在运行的58台机组近70%建在内陆地区,机型为二代或二代改进型,多年来,这些机组运行业绩良好,因此,沿海地区可以批量建设第二代改进型核电机组,内陆地区也可以建设一定数量的二代改进型核电机组,尤其是在三代核电机组尚未完全接受工程验证的阶段。

2.核安全要放在大安全观下面考虑,即核安全水平的选择需要与社会总风险水平联系在一起加以综合考虑。借鉴法国核电选址和建设运行经验,并考虑我国秦山、大亚湾等核电站的实际情况,二代改进型机组的安全水平在我国是可以接受的。同时,批量化的二代改进型核电项目的单位造价可以控制在1500美元/千瓦左右。鉴于采用第三代核电技术的机组尚在引进和开始建造中,而内陆地区急需发展核电,因此,综合考虑核电机组的成熟性、安全性和经济性,就现阶段而言,在内陆地区适当建设一批二代改进型机组也是一种可考虑的选择,待条件成熟再采用更先进的三代核电技术,进行批量化建设。

3.与滨海核电厂址相比,内陆核电厂址有若干需要关注的问题,包括液态流出物的排放控制、大气弥散条件与非居住区的设置、人口分布与实施应急计划的可行性、内陆核电厂散热系统运行的影响、内陆核电厂厂址的大件运输条件以及内陆核电厂的水资源论证和安全厂用水源设置等。法国在考虑上述问题时,结合地方和流域的管理要求,注重具体问题具体分析,而不是一刀切的方式。因此,在我国内陆核电厂址选择的过程中,针对这些问题,应从区域管理或流域规划的角度,进行适当的筛选和深入的评价,使得所选的厂址满足国家法规和核电厂建厂条件的要求。

4.在评定内陆核电厂址的适宜性时,可以充分借鉴法国内陆核电厂址的评估准则和实际经验,综合考虑安全、环境和经济因素,评价厂址的适宜性,而不是单纯地从地质条件、周围人口密度、排放和环境影响等单一因素来否定内陆厂址的适宜性。

5.目前,核电厂址已成为各地重要的稀缺资源。根据法国等国的早期选址经验,适当提前接受内陆核电厂址许可的申请并开展必要的审评,确认厂址的可接受性,对于保护内陆的核电厂址资源和合理进行内陆核电建设的发展布局具有重要意义。

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